UML类图和对象图.ppt

第六章 类图与对象图,6.1 类图与对象图的基本概念6.2 类图的组成 6.3 类图的创建概述6.4 类图的创建示例6.5 对象图,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,概要静态视图,构成面向对象模型的基本元素有类、对象和类与类之间的关系等。类图和对象图合称为结构模型视图或者静态视图，用于描述系统的结构或静态特征。类图用来描述系统中的类以及类与类之间的静态关系等；对象用来描述特定时刻实际存在的若干对象以及它们之间的关系。一个系统的模型中可以包含多个对象图，每个对象图描述了系统在某个特定时刻的状态。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,概要类图作用,类图是逻辑视图的重要组成部分，用于对系统的静态结构建模，涉及到具体的实现细节。在系统分析阶段，类图主要用于显示角色和提供系统行为的实体的职责；在系统设计阶段，类图主要用于捕捉组成系统体系结构的类结构；在系统编码阶段，根据类图中的类及它们之间的关系实现系统的功能。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,概要类图的地位,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.1 类图与对象图的基本概念,类图和对象图统称为结构模型视图或者静态视图。其中类图抽象角度描述系统的静态结构或特征。系统的静态结构构成系统的概念基础：真实世界的概念；抽象的概念；实现方面的概念；计算机领域的概念。,6.1.1 类图和对象图的定义,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.1 类图与对象图的基本概念,UML 模型中这些类型包括：类接口数据类型组件,概念：Classifer（分类器/类元）对有实例且有属性的结构特征和操作形式的行为特征的建模元素的统称。可以包括参与者、信号、节点、用例等。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.1 类图与对象图的基本概念,1、类类包含了系统内部的信息结构也包含系统内部的行为和与外部事物交互。通常完整类图包含下列元素：类接口依赖关系泛化关系关联关系实现关系,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.1 类图与对象图的基本概念,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.1 类图与对象图的基本概念,2、对象图对象图描述了系统在某一个时刻特点的静态结构，是类的实例和快照，即类图中的各个类在某一个时间点上的实例及其静态关系的静态写照。对象图包含：对象：类的实例 链：类关系的实例 二者区别与联系？,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.1 类图与对象图的基本概念,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.1 类图与对象图的基本概念,6.1.2 类图和对象图的作用,对系统的静态视图进行建模通常利用以下三种方式建模：为系统的词汇建模：确定系统最基本的元素模型化简单协议：确定类/对象的关联模型化逻辑数据库模式：数据库设计蓝图,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,6.2.1 类,类是构成类图的基础，也是面向对象系统组织结构的核心。类是对资源的定义，它所包含的信息主要用来描述某种类型实体的特征以及对该类型实体的使用方法。对象是具体的实体，它遵守类制定的规则。从软件的角度看，程序通常包含的是类的集合以及类所定义的行为，而实际创建信息和管理信息的是遵守类的规则的对象。,类定义了一组具有状态和行为的对象，这些对象具有相同的属性、操作、关系和语义。属性和关联用来描述状态。属性通常用没有身份的数据值表示，如数字和字符串。关联则用有身份的对象之间的关系来表示。行为由操作来描述，方法是操作的实现。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,类的图示结构,类名称,属性列表,操作列表,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,1、类的名称：类的名称是每个类中所必有的构成元素；UML约定类名称首字符必须是大写；斜体字类名称表示为一个抽象类；可以定义类名称时，说明从属的包。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,2、属性（Attribute）可见性：类中属性的可见性主要包括公有(public)、私有(Private)和受保护(Protected)以及(Implementation)。属性名：按照UML的约定，单字属性名小写。如果属性名包含多个单词，这些单词要合并，且除了第一个单词外其余单词的首字母要大写。(3)属性字符串：属性字符串用来指定关于属性的附加信息，例如某个属性应该是永久的。任何希望添加在属性定义字符串值但又没有合适地方可以加入的规则，都可以放在属性字符串里。(4)初始值：(5)属性类型：属性也可以作为一个类属属性来定义，这就意味着此属性被该类的所有对象共享。在类图中，类属性带有一条下划线。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,class Invoice public:double amount;Date daate=new Date();char customer;Invoice()number_of_invoices+;private:static int number_of_invoices;；int Invoice:number_of_invoices=0；,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,完整的语法表示可见性属性名多重性：类型初值特殊串,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,3、类的操作：类的操作是对类的对象所能做的事务的抽象，相当于一个服务的实现。,完整的语法表示：可见性 操作名(参数表)：返回类型 特殊串,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,4、职责：在操作部分下面的区域，可以用来说明类的职责。职责是类对该类所有对象具有相同属性和操作共同组成的功能和服务的抽象。类的职责是是自由形式的文本描述的非形式化的内容，写一个短语，一个句子等。在UML中，把职责列在类图底部的分隔栏中。5、约束。说明类的职责是消除二义性的一种非形式化的方法，形式化的方法是使用约束。约束指定了该类所要满足的一个或多个规则。在UML中，约束是用一个花括号括起来的自由文本。6、类的注释信息,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,Eg1:每个人都有自己的姓名（name）与年龄（age），均可以改变姓名（changeName()）、增加年龄（increaseAge()）要求将其建模。Eg2:class Trade String product;/产品 int quantity;/数目 double total_price;/总价格/运算：计算价格 void calculatePrice()/提取单价unit_price，然后计算总价格/total_price=unit_price*quantity/数量大时另加折扣,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,抽象类的原则：不能创建具体实例的类。在C+中，即为带有纯虚函数的类，称之为抽象类。抽象类只能作为基类来使用，其纯虚函数的实现由派生类给出。抽象类是不能定义对象的；为了强调一个类是抽象类，可将该类的构造函数说明为保护的范围控制权限。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,纯虚函数的格式：class virtual()=0;,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,class point public:point(int i=0,int j=0)x0=i;y0=j;virtual void set()=0;virtual void draw()=0;protected:int x0,y0;,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,二、关联,即：两个或多个类之间的关系。,多重性通过数值说明（m.n）。,关联的种类：,注：（1）关联会有一个名称和一个数值说明。（2）没有任何方向指示的关联总是一个双向关联。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,关联命名原则：,其名称可用名词，但一般使用动词；当建立一个类图模型时，该类图应该能够反映出那个将被建立的系统，即：符合该系统的问题域。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,Eg3:一辆汽车可以有一个或多个所有者，并且一个人可以拥有0辆或多辆汽车，则：,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,注：若无指定具体的多重性，则默认为1。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,Eg4：（1）一个保险公司拥有多份保险合同，这些合同与一个或多个客户关联；（2）一个客户拥有多份保险合同（0对多），这些合同与一个保险公司关联；（3）一份保险合同位于一个保险公司和一个或多个客户之间。保险合同同时与一个客户（或多个客户）和一个保险公司相关联；（4）保险合同在一份（0或1）保险契约（一份书面形式的保险合同）里表达；（5）保险契约与保险合同关联。请描述其类图。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,6.2.2 接口,在没有给出对象实现和状态的条件下对对象行为的描述，接口包含操作但不包含属性，且它没有对外界可见的关联。,接口是特殊类接口的依赖关系接口也可以进行一般化和特殊化的处理,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,6.2.3 类之间的关系,1、依赖关系（Dependency）依赖表示两个或多个模型元素之间语义上的连接关系。它表示了这样一种情形，对于一个元素的某些改变可能会影响或提供消息给其他元素，即其他元素以某种形式依赖于其他类元。某个对象的功能依赖于另外的某个对象，而被依赖的对象只是作为一种工具在使用，而并不持有对它的引用。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,6.2.3 类之间的关系,根据这个定义，关联、实现和泛化都是依赖关系，但是它们有更特别的语义。在UML中，依赖用一个从元素指向提供者的虚箭头表示，用一个构造型的关键字来区分它的种类。UML定义了5种基本依赖类型：绑定（Binding）依赖实现（Realization)依赖使用（Usage）依赖抽象（Abstraction）依赖授权（Permission）依赖,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,绑定依赖：绑定依赖是较高级的依赖类型，用于绑定数据值给模板的参数，以创建新的模型元素。实现依赖：说明和对这个说明具体实现之间的映射关系。使用依赖：使用依赖都是非常直接的，通常表示客户使用提供者提供的服务以实现它的行为。（使用、调用、参数、发送、实例）抽象依赖：抽象依赖用来表示客户与提供者之间的关系，依赖于在不同抽象层次上的事物。（跟踪、精化、派生）授权依赖：授权依赖表示一个事物访问另一个事物的能力。提供者通过规定客户的权限，可以控制和限制对其内容访问的方法。（访问、导入、友元）,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,2、泛化关系（Generalization）泛化关系是一种存在于一般元素和特殊元素之间的分类关系，它只使用在类型上，而不是实例上。在类中，一般元素被称为超类或父类，而特殊元素被称为子类。在UML中，泛化关系用一条从子类指向父类的空心三角箭头表示,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,继承 继承，指的是一个类（子类）继承另外的一个类（超类）的同一功能，并增加它自己的新功能的能力。为了在一个类图上建模继承，从子类（要继承行为的类）拉出一条闭合的，单键头（或三角形）的实线指向超类。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,Eg5:建立一个电脑用户类：可以增加年龄(increaseAge()改变姓名(changeName(.)查对口令(validatePassword(.)改变口令(changePassword(.)要求建模。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,3、关联关系（Association）关联关系是一种结构关系，它指明一个事物的对象与另一个事物的对象之间的联系。也就是说，关联描述了系统中对象或实例之间的离散连接。在UML中，关联关系用一条连接两个类的实线表示。某个对象会长期的持有另一个对象的引用，而二者的关联往往也是相互的。关联的两个对象彼此间没有任何强制性的约束，只要二者同意，可以随时解除关系或是进行关联，它们在生命期问题上没有任何约定。被关联的对象还可以再被别的对象关联，所以关联是可以共享的。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,关联关系类型：,单向关联：两个类是相关的，但是只有一个类知道这种联系的存在,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,双向关联：两个类彼此知道它们间的联系,注意：如果一个类既是类又是关联称之为关联类。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,（1）一个保险公司拥有多份保险合同，这些合同与一个或多个客户关联；（2）一个客户拥有多份保险合同（0对多），这些合同与一个保险公司关联；（3）一份保险合同位于一个保险公司和一个或多个客户之间。保险合同同时与一个客户（或多个客户）和一个保险公司相关联；（4）保险合同在一份（0或1）保险契约（一份书面形式的保险合同）里表达；（5）保险契约与保险合同关联。请描述其类图。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,关联类Eg6：为公司工作的每个人都会有薪水和职称，老板会评估每位员工的绩效。如何确定其类图。Eg7：用户可以在许多工作站上得到授权。每种授权都有优先级和访问特权。对于每台授权工作站，用户都有一个主目录，但是几台工作站和多个用户可以共享同一主目录。请建其类图。,注：（1）关联类可以让你准确地确定标识和导航路径。（2）不要混淆关联类和被提升为类的关联。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,关联关系形式：聚集和组成,聚集是一种特别类型的关联，用于描述“总体到局部”的关系。在基本的聚集关系中，部分类的生命周期独立于整体类的生命周期。某个类是另外某个类的一部分。在一个聚合关系中，子类实例可以比父类存在更长的时间,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,组成指聚合关系的另一种形式，但是子类实例的生命周期依赖于父类实例的生命周期,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,Eg5：设计一组几何（Geometry）对象类，并以短式表达你的设计。要求由几何单项（GeometryItem）衍生出线（Line）、圆（Circle）、方（Square）、椭圆（Ellipse）、多边形（Polygon）等（其中椭圆有两个焦点，它们重合时就成了圆）。如何用点类（Point）作为服务类。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,名称（Name）：名称用来描述关联的性质，通常使用一个动词或动词短语来命名关联。名称以前缀或后缀一个指引阅读的方向指示符以消除名称含义上可能存在的歧义，方向指示符用一个实心的三角形箭头表示。,关联关系有多种对应的修饰，它们分别是：名称、角色、多重性、导航性等。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,角色（Role）：角色是关联关系中一个类对另一个类所表现出来的职责。角色名称是名词或名词短语，以解释对象是如何参与关联的。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,多重性（Multiplicity）：约束是UML三大扩展机制之一，多重性是其中使用最广泛的一种约束。关联的多重性是指有多少对象可以参与该关联，多重性可以用来表达一个取值范围、特定值、无限定的范围或一组离散值。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,导航性(Nevigation)：导航性描述的是一个对象通过链（关联的实例）进行导航访问另一个对象，即对一个关联端点设置导航属性意味着本端的对象可以被另一端的对象访问。可以在关联关系上加箭头表示导航方向。只在一个方向上可以导航的关联称为单向关联(Unidirection Association)，用一条带箭头的实线来表示。在两个方向上都可以导航的关联称为双向关联(Bidirection Association),用一条没有箭头的实线来表示。另外使用导航性可以降低类之间的耦合度，在也是好的面向对象分析与设计的目标之一。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,4、实现关系（Realization）实现是规格说明和其实现之间的关系，它将一种模型元素与另一种模型元素连接起来，比如类和接口。泛化和实现关系都可以将一般描述与具体描述联系起来。泛化将同一语义层上的元素连接起来，并且通常在同一模型内。实现关系则将不同语义层内的元素连接起来，通常建立在不同的模型内。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.2 类图的组成,实现关系通常在两种情况下被使用：在接口与实现该接口的类之间；在用例以及实现该用例的协作之间。在UML中，实现关系的符号与泛化关系的符号类似，用一条带指向接口的空心三角箭头的虚线表示。实现关系还有一种省略的表示方法，即接口表示为一个小圆圈，并和实现接口的类用一条线段连接。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,创建类定制图形编辑工具栏,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,1、创建和删除类图,创建类图,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,2、添加删除类(1)添加类,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,(1)假删除类,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,(2)真删除类,区别：(1)方式只是从类图中删除，仍存在模型中(2)从模型中真正删除,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,3、设置类的构造型,边界类构造型控制类构造型实体类构造型,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,新增构造型,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,3、设置类类型,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,参数化(模板)类通常用于创建系列其它类，本身类似于容器，也成为模板类。模板类是对一个参数化类的描述符。模板体可能包含代表模板本身的默认元素，还包含形式参数。通过把参数绑定到实际值上就可以生成一个实际类。模板类的属性和操作可以用形式参数定义模板类不是一个直接使用的类（未绑定参数），必须把参数绑定到实际值上才能生成类。,结论：只有实际类才能有各类关联关系,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,实例化类实例化类是具有实际变元值的参数化类，是更高级别的抽象，是针对一群具有相似属性和行为的类。通过参数化不同的值的具体化产生不同的类。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,参数化类设置变元,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,创建类与类之间的关系,1、创建删除依赖关系创建依赖,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,真正删除依赖,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,真正删除依赖,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,2、创建删除泛化关系创建泛化,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,删除泛化,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,3、创建删除关联关系创建关联,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.3 类图的创建概述,4、创建删除实现关系创建实现,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.4 类图的创建示例,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.4 类图的创建示例,6.4.1 确定类和关联,名词识别法；根据用例确定类；使用CRC分析法；根据边界类、控制类、实体类的划分帮助分析系统中的类；参考设计模式确定类；对领域进行分析或利用已有领域分析结构得到类；利用RUP在分析和设计中寻找类的步骤等；,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.4 类图的创建示例,名词识别法：,通过识别系统问题域中的实体来识别对象和类。对系统进行描述，描述应该使用问题域中的概念和命名，从系统描述中标识名词及名词短语，其中名词往往是标识的对象，而复数名词往往标识为类。,在用例中标识类：,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.4 类图的创建示例,用例描述中出现了哪些实体；用例的完成需要哪些实体合作；用例执行过程中会产生并存储哪些信息；用例要求与之关联的每个角色的输入是什么；用例反馈与之关联的每个角色的输出是什么；用例需要操作哪些硬设备。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.4 类图的创建示例,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.4 类图的创建示例,6.4.2 确定属性和操作属性与操作的定义依赖于前期定制的数据字典,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.5 对象图,对象图(objectdiagram)展现了一组对象以及它们之间的关系。对象图描述了在类图中所建立的事物的实例的静态快照。,对象图给出系统的静态设计视图或静态进程视图，利用对象图可以对静态数据结构建模。一般来讲对象图可以从以下两个方面来分析：对象是一个实体，在某一个时刻具有确定的值；对象是一个身份持有者，不同时刻拥有不同的值。,对象图一般包括对象和链,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.5 对象图,对象图描述了参与交互的各个对象在交互过程中某一时刻的状态。可以认为对象图是类图在某一时刻的实例。为了绘制对象图，首先需要添加的第一个内容就是实际对象本身。由于对象是类的实例，所以对象图中使用的符号和关系与类图中使用的相同，绘制对象图有助于理解复杂的类图。在UML中，对象的表示方式与类的表示方式几乎是一样的，其中的一个区别是，在对象名的下面要有下划线。,对象图创建,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,6.5 对象图,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,总结,分析阶段由分析师绘制领域类图，设计阶段由设计师绘制实现类图；领域类图表示系统的静态领域结构，其中的类不与最终程序中的类对应；设计类图表示系统的技术架构，是程序员的编码依据，其中的类与系统中的类对应。领域类图中类的属性与操作仅关注与业务相关的部分，实现类图中的属性与操作要包括最终需要实现的全部方法与操作。,山东科技大学（泰山科技学院）信息工程系 范明芳,